指向學生“真”思維培養的高中化學“雙環”教學模式

徐星 李琴 展軍顏 肖田苡 李秀月

【摘要】本文闡述指向“真”思維的“雙環”教學模式的內涵，結合具體案例，論述指向學生“真”思維培養的“雙環”教學模式在高中化學教學中的應用：挖掘廣西特色資源創設真實情境，架設基于真實情境、學科知識、學生思維的關鍵問題，基于課堂反饋優化關鍵問題，促進學生深度學習。

【關鍵詞】“雙環”教學模式 真思維 關鍵問題 高中化學

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）26-0127-05

思維是人腦對客觀現實本質和事物內在規律的概括的、間接的、有目的的反映。美國教學設計領域著名專家戴維·喬納森（David H. Jonassen）博士提出：教育應該把焦點放在有意義的學習上，放在讓學生學會推理、決策和解決我們生活中隨處可見的復雜問題上，其核心是發展學生思維，要重思維、重應用、重創新。教育部教育考試院單旭峰老師多次指出：高考命題強化能力立意和素養導向，堅持解決問題，試題滲透創新思維和學習能力的考查。但大多數教師在教學過程中采用讓學生死記硬背或機械“刷題”的教學方式，重視思維結果而輕視或忽略思維過程，導致學生思維方式僵化甚至出現思維斷層，違背科學精神的本質，即科學的思辨、證實或證偽過程。本文闡述指向學生“真”思維培養的“雙環”教學模式的內涵，并選取典型的教學案例探討指向學生“真”思維培養的“雙環”教學模式在高中化學教學中的應用。

一、指向“真”思維的“雙環”教學模式的內涵

（一）基本概念

“真”思維是指教師在真實情景中提出與之相關的關鍵問題，引領學生在課堂中運用所學知識解決真實問題，從而促進學生的思維在課堂上真正發展，并培養學生的化學學科核心素養。

“雙環”以“學科知識”“關鍵問題”和“思維能力”為主要素，基于知識，借助問題，發展能力。第一環重在知識的落實，是基于學科知識內容，梳理問題點，抓關鍵性問題，構建階梯性問題鏈，提升學生對學科知識內涵或本質的理解與應用能力的過程；第二環重在思維能力的發展，是基于關鍵性的問題，引發學生思考，通過課堂反饋，進一步優化關鍵問題，促進學生深度參與，讓學生學會舉一反三、遷移應用，進而發展思維能力的過程。

（二）核心要義

指向“真”思維的“雙環”教學模式的核心要義是以學科知識為思維載體，以真實素材為情境，提出關鍵問題，把握知識之間的關聯，環環相扣，形成階梯性的關鍵問題鏈。

在指向“真”思維的“雙環”教學中，學生生成具有預設性、動態性、目標性的思維點，它們以“思維培育—思維能力提升—創新思維能力培養”思維鏈為耦合線（如圖1所示）。其中，預設性思維、動態性思維為學生思維進階發展鋪墊，同時，動態性思維的發展能促進學生目標性思維點的生成，而預設性思維點的發展能幫助學生不斷創新目標性思維。指向“真”思維培養的“雙環”教學將三維耦合思維線貫穿課堂始終，實現知識點和思維點的有效耦合，發揮培養創新型人才的作用。

（三）運行機制

教師基于學科知識和學生思維架設具有階梯性的關鍵問題，讓學生在解決關鍵問題的過程中不斷豐富學科知識、提升學習能力。在課堂教學中，教學活動都以“提出關鍵問題”為起點，以“提出關鍵問題”為導向，以“分析關鍵問題”為線索，以“解決關鍵問題”為驅動，從而將“基于關鍵問題的學習”貫穿于探究活動的始終，形成“由學至思”培育機制。因此，教師要了解學生能力發展情況，并依據學情優化關鍵問題，形成“由思啟學”的運行機制（如圖2所示）。

二、案例分析

（一）挖掘情境，引發思維

《中國高考評價體系》提出，高考試題要以充分體現核心價值的生活實踐、學術科學探索或國家發展乃至人類社會所面臨的真實問題情境為載體，重點考查學生在解決問題中表現出來的學科思維能力和實踐創新能力等關鍵能力。化學與生產生活聯系緊密，化學教師應利用生產生活情境引導學生發現問題，找到解決問題的路徑，實現知識的遷移應用。因此，教師在教學過程中，要注意從挖掘真實情境、研究情境素材、有效提煉情境素材中的關鍵問題、引發學生思考等四個維度考慮，讓學生的思維在情境中“萌芽”（如圖3所示）。其中，挖掘情境素材是關鍵，情境素材應與教學內容相關聯，新穎且具有特色，具備可研究性，能夠為整節課的開展提供素材支撐。下面舉例說明如何挖掘具有廣西特色的情境素材進行教學。

1.案例一：挖掘廣西特色農業資源情境素材

本課例來源于人教版選擇性必修1《化學原理》第三章第四節“沉淀溶解平衡”。教師創設情境如下。

“中國沃柑看武鳴”。武鳴沃柑皮薄肉嫩，汁水豐富香甜，深受消費者歡迎。2018年，“武鳴沃柑”被行業評為中國果業最受關注的優質品牌。2020年1月，“鳴鳴果園·沃柑號”動車組冠名列車從南寧東站發車駛向首都北京，向全國旅客展示武鳴沃柑的品牌魅力。

接著，教師提出關鍵問題。礦物元素為離子態時才能被植物根系吸收，而在課本第91頁的溶解性表中，Mg（OH）2屬于不溶于水的物質，那么它是怎樣給沃柑補充鎂元素的呢？

教師向學生展示武鳴沃柑缺鎂實情圖（如圖4、圖5所示）、農用氫氧化鎂說明書，引導學生由沃柑缺鎂實情思考如何為沃柑補充鎂元素。學生已知Mg（OH）2不溶于水，對其能否真正為沃柑補充鎂元素產生疑問，形成認知沖突。

教師通過講解沉淀溶解平衡相關知識，使學生明白不溶解是相對的、溶解是絕對的。此過程能夠促進學生辯證思維等目標性思維點的發展。

【設計意圖】武鳴沃柑是廣西農業的特色品牌，學生對此非常熟悉，會產生親切感，進而激發學習興趣；與此同時，家鄉的特色農產品獲得高度評價，能夠增強學生的自豪感，滲透德育。

在真實情境和學科知識之間尋找有效結合點至關重要。教師圍繞沉淀溶解平衡知識點，結合情境，提煉“不溶于水真的不溶嗎？”“如何通過實驗證明溶液中有Mg2+、OH-？”“如何通過實驗證明溶液中存在平衡？”等關鍵問題，引發學生思考。學生通過實驗探究，自主建構沉淀溶解平衡概念及探究影響平衡的因素，最終遷移應用于生活實際，如解釋“種植沃柑時施用Mg（OH）2，除了可以補充鎂元素，還可以調節土壤的pH”，彰顯化學學科的應用價值。

2.案例二：挖掘廣西特色文化資源情境素材

本課例來源于人教版必修第一冊第一章第三節“氧化還原反應”。教師展示老南寧·三街兩巷歷史文化街區（以下簡稱三街兩巷）、百益上河城工業文化長廊的照片（如圖6、圖7所示）。觀察圖片可見，三街兩巷主要采用青磚建造，而百益上河城的工業文化長廊主要由紅磚搭建。教師通過展示青磚、紅磚的差異，引發學生對產生差異原因進行思考。

接著，教師展示工藝流程：磚瓦的燒制是以黏土、頁巖為原料，包含兩個過程。

過程1：通入足量空氣，在900—940 ℃的燒結溫度下，將Fe氧化為Fe2O3，即得常用的紅磚。

過程2：在氧化焙燒后，密封窯體，隔絕空氣，加煤炭，通過燃燒耗盡氧氣形成還原氛圍，大約在600 ℃時Fe2O3與CO反應得到FeO，紅磚變成了青磚。

教師提煉關鍵問題：“為什么磚的顏色會不一樣呢？請同學們寫出燒制紅磚和青磚過程中的化學反應方程式?！薄皬姆诸惖慕嵌葋砜?，這兩個反應屬于什么反應類型？”引領學生利用化學氧化還原反應知識解決生活中的問題，并對不同物質的用途進行評價分析，培養學生的目標性思維點。

【設計意圖】這兩幅圖展現了極具南寧地方特色的地點，選取學生熟悉的對象創設情境，基于氧化還原反應知識挖掘關鍵問題，讓學生在真實情景中解決實際問題，能夠有效發展學生的思維。

（二）架設問題，發展思維

著名物理學家勞厄曾說，重要的不是獲得知識，而是發展思維能力。也就是說，教師有必要引導學生將已理解的知識轉化為解決問題的能力，進而使得學生的思維在解決問題過程中得以發展。于是，教師怎樣架設問題、架設怎樣的問題就顯得非常重要了。筆者經過長時間的實踐探索，認為教師首先要分析學情、尋找關鍵問題，再架設具有階梯性的問題鏈，指向學生思維發展（如圖8所示）。下面筆者分別結合新授課與習題課案例，闡述具體操作。

1.案例一：新授課

本課例來源于人教版必修第一冊第二章第二節“氯及其化合物”。學生開展實驗探究：用干燥紅紙代替鮮花放入裝氯氣的集氣瓶中，干燥的氯氣不能使紅紙褪色，而往集氣瓶中加水后紅紙褪色；將氯水滴到紫色石蕊溶液中，溶液先變紅后褪色。

教師基于此架設關鍵問題。

關鍵問題1：看來并不是氯氣使紅紙褪色，水更不能使紅紙褪色，那么到底是什么物質使紅紙褪色呢？

關鍵問題2：氯水滴入紫色石蕊溶液中，溶液先變紅后褪色，說明了什么？

關鍵問題3：這一反應中只有H、O、Cl三種元素，也就是說可能存在HCl，那么另一種可能存在的物質是什么呢？

【設計意圖】氯氣與水反應生成新物質次氯酸是本節課的核心和難點。關鍵問題1通過對比分析實驗的宏觀現象，證明Cl2不具有漂白性；關鍵問題2進一步根據宏觀現象分析得出生成物中有酸性物質；關鍵問題3側重讓學生根據宏觀現象和物質組成證據，推理分析另外一種新物質。整個教學過程，不斷向學生拋出關鍵問題，讓學生在分析關鍵問題的過程中，形成解決問題的思路，發展思維；三個關鍵問題由宏觀現象過渡到微觀世界，發展了學生宏微結合的思維能力。

2.案例二：習題課

【2022屆南寧市一模】27.（1）（2）（3）略。

（4）①“沉鎂”是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度過高，則Mg2＋沉淀不完全，原因是? ? 。

此小題源于2019年全國課標III卷26題第（5）問。教師基于此架設關鍵問題。

關鍵問題1：本題的設問指向什么？

關鍵問題2：影響溶解平衡的因素有哪些？

關鍵問題3：影響本題的溶解平衡的因素是什么？

關鍵問題4：如何規范作答？

【設計意圖】此小題得分率極低，平均每個班有三分之二的學生答錯。學生答卷所呈現出來的思維認知缺陷核心在于一方面設問的指向未清，另一方面未能規范作答?；诖?，教師在課堂教學中圍繞Mg2＋沉淀不完全、溶解平衡原理、影響平衡的因素、平衡移動和問題結論等重要內容架設了四個關鍵問題，關鍵問題層層遞進，呈階梯式地“縫補”學生思維缺陷，形成分析問題（尋題干）—解決問題（定原理）—規范作答（分點答）的思維認知策略（如圖9所示）。

（三）動態優化，深度學習

教學是一個動態的過程，學生的思維在學習過程中不斷發生變化，不斷有新的問題涌現出來。教師通過課堂觀察及對話了解學生能力發展情況，并依據學情優化關鍵問題，能夠不斷為學生思維發展提供“養料”，幫助學生實現深度學習。因此，教師在教學過程中要抓住“三問”：架設預設性問題，促成預設性思維點；捕捉生成性問題，促成生成性思維點；持續追問，有效生成問題。及時精準評價學生，激發學生的內在動機，讓學生主動地參與學習過程，不斷產生新的問題、新的認知，不斷建構，讓思維在學生腦海中“烙印”（如圖10所示）。

如教學人教版必修第一冊第二章第三節“物質的量”，教師架設關鍵問題：請你使用容量瓶及提供的儀器配制100 mL含0.1 mol NaOH的溶液。提供的藥品與儀器有NaOH固體、蒸餾水、托盤天平、藥匙、燒杯、量筒、膠頭滴管、100 mL容量瓶和250 mL容量瓶。

學生分組動手實驗的過程中不斷涌現生成性問題，如有學生將量筒用作配制容器；有學生直接在容量瓶中進行溶解；有學生溶解完成不洗滌燒杯和玻璃棒；有學生滴加蒸餾水結束時俯視刻度線；有學生配制完成搖勻后又滴加蒸餾水至刻度線；等等。針對這些問題，教師可選擇將問題置于廣西北海從前“鹽水選種”情境中，讓學生在情境中發現單純靠雞蛋沉浮情況難以判斷濃度大小，不同的農作物需要采用不同精確濃度的鹽水，引導學生思考：在沒有容量瓶的情況下如何配制不同濃度的溶液？使用容量瓶后又該如何優化溶液配制的過程？

在此基礎上，教師將關鍵問題優化如下。

1.選用什么儀器更合適？為什么？

2.如何正確使用容量瓶？注意事項有哪些？

3.如何保證所配溶液是精準的？可能引起誤差的環節在哪？

4.查資料：物質的量濃度在生活中的應用。

【設計意圖】學科思維能力的形成要在真實問題情境中。學生主動參與，不斷經歷問題的識別、積極思考、搜集信息、創意生成等過程，進而不斷地抽取、概括、凝練而達到深度學習。本節課重點培養學生的探究與創新能力，“溶液的配制及分析”的實驗操作因規范性強、操作多等特點，要讓學生在短時間內理解和掌握的確有困難，這是本節課的重難點。如何避免直接講述“固定的幾個實驗操作步驟”“由實驗操作的偏差所引起的誤差分析”，挖掘其中所蘊含的化學學科思維能力要素，巧妙地融合于內容載體及教學活動中，用化學知識和技能解決實際問題，成為預設關鍵問題。由此，教師在課上引導學生分組動手實驗，并匯報溶液配制的具體步驟。

在預設性思維點的基礎上，教師及時發現和收集學生的錯誤操作，即“精準配制”的生成性問題素材，為后面分析實驗誤差提供教學資源。學生主動參與溶液配制過程，不斷地產生新的問題，如僅使用量筒和托盤天平配制溶液是否精確，形成與初中階段學習的配制溶液操作不一致的認知沖突。教師及時捕獲生成性問題（生成性思維點），及時、精準地進行評價，引導學生不斷朝著改進配制儀器和操作不當會產生誤差等方向思考，使其不斷地自主建構精確配制溶液思維框架，將所學知識運用于實際生活中，理解化學在生活中的重要性。學生不斷經歷識別問題、解決問題等核心環節，不斷生成新穎、有價值的思想，建立事物和知識之間的關聯，實現深度學習，促進創新思維的發展（目標性思維點）。

三、實施“雙環”教學的建議

教師在教學過程中要充分挖掘學科知識，抓住關鍵問題，架設具有層次性、階梯性的關鍵問題，捕捉生成性問題，及時評價，促進學生深度學習，指向思維深度，落實學科核心素養培養。

在教學情境方面。實施“雙環”教學需要基于具有真實性、時代性、針對性等特征的情境素材。同時，應當做到靈活運用情境，不能生搬硬套，建議創設與當地特色及學生發展相符合的課堂情境。本土化的情境能夠讓學生更好更快地融入課堂，例如，除了根據武鳴沃柑、青磚與紅磚的差異創設課堂情境，教師還可以創設柳州鋼鐵廠燒結煙氣SCR脫硝與氨法脫硫創新工藝教學情境，引導學生在此情境下學習硫及其化合物的相關知識點。在教學過程中，學生對脫硝、脫硫情境產生好奇，跟隨教師深入學習情境中的化學知識，體會情境中所蘊含的化學精神，從而發展學科核心素養。只有契合的情境才能幫助學生自主探究情境中包含的問題和學科知識，從而提升學生的思維能力、探索能力和學習能力。

在教學內容方面。教師在安排教學內容時，需要注重化學學科知識之間的內在聯系，以學生的認知特點和現有能力為依據，以問題鏈為課堂驅動力，由淺入深，由低階問題向高階問題遞進，幫助學生在不斷地解決不同層次問題的過程中提升解決問題的能力，幫助學生朝著辯證看待問題、創新解決問題等方向發展。

在教學策略方面。教師利用問題鏈驅動學生進行自我學習，強調學生自主發現問題，力求從“學生問，老師答”轉變為“學生問，學生答”，把學習主動權交給學生，引導學生學會檢驗和評價自己的學習成果，明白為什么會出現錯誤，進而主動地解決問題。在舊的問題情境中幫助學生獲得概念性和規律性認知后，設置新的問題情境，指導學生進行知識遷移，解決新的實際問題，達到在問題解決過程中培養自我學習能力，將被動接受知識轉變為主動汲取知識，改變學生的學習觀念，使其由“被動學習”轉為“主動學習”。

在能力培養方面。在情境教學中，教師應注重培養學生的合作意識和創新精神。在設置問題鏈時，教師需根據學生的實際情況設置學生“跳一跳”才能解答的問題，當學生遭遇“瓶頸”時，教師適時地引導、鼓勵學生進行小組討論，集思廣益，合力解決問題，在解決問題過程中迸發思維火花，發展合作意識與創新精神。

參考文獻

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注：本文系廣西教育科學規劃課題“核心素養靶向新高考原創試題命制的實踐研究”（2022ZJY2332）、南寧市教育科學“品質課堂”建設專項課題“思維可視化靶向高品質思維課堂的構建與評價研究”（2022PZKT002）的研究成果。

作者簡介：徐星（1981— ），河南信陽人，碩士，高級教師，主要研究方向為思維課堂和試題研究；李琴（1985— ），廣西南寧人，碩士，助理研究員，主要研究方向為考試命題；展軍顏（1982— ），河南平頂山人，副教授，主要從事超分子主客體識別化學及界面功能材料研究；肖田苡（1999— ），廣西柳州人，主要研究方向為化學課程與教學；李秀月（1994— ），廣西天等人，主要研究方向為大單元整體教學設計。

（責編 劉小瑗）